天然气水合物热力学模型研究

天然气作为一种清洁型能源,全球需求量逐年增大,开采量也不断攀升。而对于运输天然气主要方式的管道运输来说,天然气在适宜的条件下,容易在管道生成天然气水合物,造成管线、阀门等设备堵塞,影响输送。通过查阅大量的国内外文献,对天然气水合物的产生条件进行简单分析,并且对天然气水合物生成预测模型进行总结整理,有助于数学求解与应用。     

水合物法分离二氧化碳的研究现状

介绍了利用水合物法从火力发电厂排放的烟气和从整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）合成气中分离二氧化碳（CO₂）的研究及发展现状,包括水合物形成促进剂和添加剂的选择,水合物分离捕集工艺以及成本核算。TBAB和THF在研究中证明能有效地提高水合物形成速度、降低反应压力、提高CO₂的分离捕集效率。在此基础上,提出了不同的分离捕集工艺,这些工艺都是以水合物法分离为主,结合化学吸附法或者膜分离法而展开。通过与传统的化学吸附法的成本核算做比较,发现水合物法分离捕集每吨CO₂的成本约为USD 26,比化学吸附法要便宜约31%,并且随着水合物法研究的进一步深入,水合物法分离捕集CO₂的成本还可能进一步降低,显示了未来的工业应用中有光明的前景。     

水合物法连续分离煤层气实验研究

基于水合物法分离技术建立了一套能够连续分离混合气体的实验装置,可以同时实现水合物的生成和化解,即水合物在反应器中生成之后被输送至化解器中立刻化解,且化解后的工作液能够循环利用。利用此装置对模拟煤层气(CH450.44%(mol)+N249.56%(mol))进行了水合分离实验研究,工作液为6%(mol)的四氢呋喃(THF)水溶液,实验条件为温度278.15~281.15 K,压力0.7~1.1 MPa,原料气流量1~5 L·min-1(标况下),工作液流量60 L·h-1。结果表明:低温、高压、低原料气流量有利于水合物中CH4的富集和CH4回收。水合物相CH4含量在52.53%~64.24%(mol);剩余气中CH4含量在45.33%~49.63%(mol);CH4回收率介于3.0%~19.4%。其中,279.15 K,1.1 MPa,原料气流量1 L·min-1为较好的操作条件。结果表明连续性水合分离过程在理论上和实际应用中均适用于煤层气的分离。     

水合物法分离CH4/CO2研究现状及展望

介绍了国内外水合物法CH₄/CO₂分离技术的研究现状。首先综述了针对该工艺的促进强化措施,主要包括热力学促进、动力学促进与综合促进。其中,热力学促进能改变反应条件,但会降低分离效率;动力学促进能提高反应速率,但不能改变反应条件;综合促进集合了前两者的优点,但技术还不成熟,是未来的研究重点。接着,讨论了针对该过程的数学模型,主要为热力学模型和动力学模型。目前,所建立的热力学模型多是针对无促进作用体系,且不能同时用于准确地计算相平衡条件和各项组成;动力学模型主要针对水合物生长过程。然后分析了针对该工艺的流程分析现状,即主要停留在实验阶段和平衡条件下的模型计算。最后,基于现状分析,认为提高反应效率,强化热力学、动力学促进和完善热力学、动力学模型等是今后主要的研究方向。     

水合物法分离技术研究

从水合物的结构和性能出发,对基于水合物形成和分解的分离过程进行了分析和研究,探讨了基于水合物的分离技术,包括气体分离和水溶液分离或提浓两个方面。综述了近年来水合物法分离的研究现状、相关技术内容和应用领域     

油藏流体中H型水合物生成条件的计算

1 INTRODUCTION Gas hydrates are serious problems in the petroleum and petrochemical industries since it may cause the plugging of production facilities and trans- portation pipelines during gas and oil production. It is known to all that gas hydrates have three poten- tial hydrate formation structures: structure- structure- and structure-H (SH). The two for- mer structures have been studied extensively and their phase equilibrium conditions are well characterized. For a long time, molecu…     

玉米棒+四氢呋喃对IGCC合成气水合物生成动力学的影响

为了明确玉米棒颗粒与四氢呋喃(THF)对整体煤气化联合循环(IGCC)合成气气体水合物生成的协同作用,在温度276.15K、初始压力为6.0MPa的静态反应条件下,通过实验研究了玉米棒颗粒+THF溶液体系中气体水合物的生成动力学过程,并确定了不同THF浓度溶液条件下水合物的生成诱导时间、气体消耗量、CO₂分离效率及水合物的晶体结构。实验结果表明:玉米棒的存在会延长实验的稳定时间,且其压降幅度相较于不含玉米棒颗粒的体系更高;无论是否含玉米棒颗粒,诱导时间均在180s以内,且随着THF浓度上升到摩尔分数4.0%和5.6%,二者的诱导时间变得非常接近;玉米棒颗粒存在时,THF溶液的浓度越大,气体消耗量达到最终气体消耗量90%的时间则越短,且在相同THF浓度下,其所获得的气体消耗量和CO₂分离效率普遍比纯THF溶液体系高,这意味着玉米棒颗粒的存在提高了THF溶液对CO₂的分离效果。同时,微观结构分析表明无论是否含有玉米棒颗粒,THF溶液体系中所生成的IGCC合成气气体水合物的结构均为sⅡ型,纯水体系中生成的IGCC合成气气体水合...     

水合物法分离氢气相关动力学研究

建立了一套全透明的水合物气体分离装置,测定了不同的温度和不同的液体流量下,纯甲烷生成水合物的消耗曲线,确定了液体流量和温度对反应速度的影响.采用水合物生成促进剂,分别采用气体循环、液体喷淋和液体循环操作,测定了H2+CH4体系的分离效果,考察了温度和气液比对分离效果的影响.     

合成气分离与提纯的新方法—甲酸甲酯法

分析比较了现有常用合成气分离提纯方法的优缺点。详细介绍了一种合成气分离提纯的新方法—甲酸甲酯法。这种方法可以从低含量合成气或工业废气中制取高纯的CO或H_2。另外,简要讨论了甲酸甲酯在合成气的贮存和运输方面的应用。     

水合物法分离技术与节能

探讨了几种具有节能效应的水合物法分离技术—水溶液提浓、海水淡化、近临界和超临界萃取、气体混合物分离、污水处理技术,随着绿色化学和生物工程技术的发展,该技术方法将会引起更多的关注。     

合成气中甲烷分离工艺探讨

针对合成气中含有的甲烷气体,提出了采用变压吸附和低温冷箱相结合的分离工艺对合成气中的甲烷进行分离的工业试验研究方案。该方法可减少了工业废气排放,使合成气资源得到综合利用,具有显著的经济与社会效益。     

天然气水化物生成条件研究

在一定的温度和压力条件下,含水天然气可生成白色致密的结晶固体,称为天然气水化物(NGH natural gas hydrate)。天然气水化物的局部积累将减少输气管道的横截面积,限制管线中天然气的流量,降低输气量。本论文对天然气水化物的生成条件和机理进行了分析,从水化物的生成机理入手,详细了剖析了水化物生成的原因,对天然气水化物的生成条件做了全面的介绍,同时给出了较为全面的水化物生成条件预测模型。     

合成氨弛放气的水合物分离法实验研究

开发了一种水合物分离新技术,主要方法是选用合适的添加剂,系统地测定H2＋CH4＋N2＋ Ar体系在选择性热力学促进剂THF存在条件下的气—水合物相平衡数据,考察了各种操作条件对水合分离效果的影响,通过考察气—水合物相平衡来筛选最佳工艺参数.     

页岩气集输过程水合物生成条件预测方法研究

页岩气与集输过程中携带或产生的游离水,在适当温度和压力条件下将会生成天然气水合物。水合物一旦生成,可能会堵塞集输管线或损坏生产设备,严重影响集输系统的安全运行。通过酸性气体图、平衡常数法、波诺马列夫法和回归公式法预测页岩I区块天然气水合物生成条件,为预防页岩气集输过程中生成水合物提供理论指导和技术支持。     

含极性抑制剂体系中水合物生成条件的研究

应用两步水合物热力学模型,结合基于局部组成概念的混合规则,将水合物生成条件预测成功地扩展应用于含极性抑制剂体系,计算结果较理想,大量检验结果表明,单流体混合规则不能很好地描述极性体系。同时可以看出,极性体系相对平衡计算的准确性对水合物生成条件预测有很大的影响。     

降温模式对甲烷水合物形成的影响

在定容条件下,以两种不同的降温模式(缓慢降温和快速降温)进行甲烷水合物在沉积物中的形成实验. 结果表明,甲烷水合物在沉积物中的形成过程包括气液溶解、核化、生长、稳定4个阶段. 在相同的初始条件下,降温模式对水合物生成的热力平衡影响较小,但对水合物生成动力学有显著改变. 快速降温下水合物生长速度明显快于缓慢降温,随着水合物初始条件不同,缓慢降温比快速降温水合物形成时间约增加21.4%~28.8%.     

Experimental Study on the Influence of Hydrogel on CO2 Hydrate Formation

The influence of two differently cross‐linked polyacrylate particles on CO₂ hydrate formation was investigated. A series of up‐scaling experiments from small (high‐pressure differential scanning calorimetry, HP‐DSC) over medium (glass reactor) to large scale (HP‐reactor) was carried out. It was found out that there is a low influence on the induction time, which is an essential key parameter of the hydrate formation. The results show the same trends: with a low degree of cross‐linker used in low concentration CO₂ hydrate formation could be enhanced.     

天然气水合物的生成机理与防治研究

概述了天然气水合物的分子结构,分析了天然气水合物的生成条件,总结了天然气水合物生成的概念模型,研究了天然气水合物的防治方法:物理方法和化学方法。其中物理方法包括:加热法,脱水法,降压法,清管法;化学方法包括:添加热力学抑制,动力学抑制剂以及水合物浆输送技术。提出了今后的研究重点和方向。     

催化部分氧化甲烷制合成气的平衡热力学研究

The catalytic partial oxidation of methane to syngas (CO H2) has been simulated thermodynamically with the advanced process simulator PRO/Ⅱ. The influences of temperature,pressure,CH4/O2 ratio and steam addition in feed gas on the conversion of CH4 selectively to syngas and heat duty required were investigated, and their effects on carbon formation were also discussed. The simulation results were in good agreement with the literature data taken from a spouted bed reactor.     

A型分子筛对甲烷水合物生成的影响

The porous medium has an important effect on hydrate formation. In this paper, the formation process and the gas storage capacity of the methane hydrate were investigated with A-type zeolite and Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) existing in the system. The results show that A-type zeolite can influence methane hydrate formation. At the temperature of 273.5 K and pressure of 8.3 MPa, the distilled water with A-type zeolite can form methane hydrate with gaseous methane in 12 hours. The formation process of the system with A-type zeolite was quite steady and the amount of A-type zeolite can influence the gas storage capacity significantly. The adding of A-type zeolite with 0.067 g•(g water)－1 into 2×10－3 g•g－1 SDS-water solution can increase the gas storage capacity, and the maxi-mum increase rate was 31%. Simultaneously the promotion effect on hydrate formation of 3A-type zeolite is much more obvious than that of 5A-type zeolite when the water adding amounts are 0.033 g•g－1 and 0.067 g•g－1 at the experimental conditions.